KR20230164503A - Manufacturing method of cartridge filter - Google Patents

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KR20230164503A
KR20230164503A KR1020220064317A KR20220064317A KR20230164503A KR 20230164503 A KR20230164503 A KR 20230164503A KR 1020220064317 A KR1020220064317 A KR 1020220064317A KR 20220064317 A KR20220064317 A KR 20220064317A KR 20230164503 A KR20230164503 A KR 20230164503A
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Abstract

카트리지 필터 및 그 제조방법이 제공된다. 상기 카트리지 필터는, 유입구 및 유출구를 포함하는 하우징; 및 상기 하우징에 설치되고, 복수개의 주름을 가지는 여과 부재;를 포함하고, 상기 여과 부재는, 적층된 복수의 여과층; 및 상기 적층된 여과층 사이에 배치되는 적어도 하나의 메시층;을 포함한다. 상기 카트리지 필터는 CMP공정용 슬러리 및 세라믹 슬러리 여과 공정에 있어서 기존 필터 대비 동등 수준 이상의 여과효율을 보유하면서도 유량을 극대화할 수 있어 사용 고객의 생산 수율을 향상시키고 교체주기를 연장하여 원가절감도 가능해진다.A cartridge filter and its manufacturing method are provided. The cartridge filter includes a housing including an inlet and an outlet; and a filtration member installed in the housing and having a plurality of pleats, wherein the filtration member includes a plurality of laminated filtration layers; and at least one mesh layer disposed between the stacked filtration layers. The cartridge filter can maximize flow rate while maintaining a filtration efficiency of at least the same level as that of existing filters in the slurry and ceramic slurry filtration process for the CMP process, thereby improving the customer's production yield and extending the replacement cycle, thereby reducing costs. .

Description

카트리지 필터의 제조방법 {Manufacturing method of cartridge filter}Manufacturing method of cartridge filter {Manufacturing method of cartridge filter}

본 발명은 카트리지 필터의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 폴리프로필렌 멜트블로운 나노섬유를 캘린더링 없이 적용한 여과층과 상기 여과층 내에 메쉬층을 배치하여 CMP(화학적 기계적 연마) 공정용 슬러리 및 세라믹 슬러리 물질의 여과시 여과효율을 보유하면서도 유량을 극대화할 수 있는 카트리지 필터의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a cartridge filter. More specifically, a filtration layer using polypropylene meltblown nanofibers without calendaring and a mesh layer within the filtration layer are used to maintain filtration efficiency when filtering slurry and ceramic slurry materials for the CMP (chemical mechanical polishing) process. This relates to a method of manufacturing a cartridge filter that can maximize flow rate.

일반적으로 필터는 액체나 기체 상태의 유체에 포함된 불순물이나 인체에 유해한 각종 오염물질을 여과(filtration)하는 것으로, 일상 생활, 공장, 사업장 등 다양한 분야에서 사용된다.In general, filters filter impurities contained in liquid or gaseous fluids or various contaminants harmful to the human body, and are used in various fields such as daily life, factories, and workplaces.

산업이 복합화, 전문화, 정밀화됨에 따라 모든 산업군에 선택적 여과 기술 등 필터의 기능 향상이 불가피한 상황이고, 정밀여과분야(MF)에 있어서 경제성과 효율성을 겸비한 필터개발이 요구되고 있다.As the industry becomes more complex, specialized, and precise, it is inevitable to improve filter functions such as selective filtration technology in all industries, and the development of filters that combine economics and efficiency in the field of microfiltration (MF) is required.

반도체 제조, 디스플레이 제조, 의약품 제조 등 다양한 제조 산업 현장에서 유체(액체 또는 기체)에 포함된 오염물질이나 불순물을 걸러내기 위해 여과 공정이 종종 적용된다. 통상적으로 CMP 공정용 슬러리 및 세라믹 슬러리와 같이 상대적으로 점도가 높은 물질의 여과 공정에 사용되는 나노섬유 필터는 내화학성 및 여과효율을 확보되어야 할 뿐만 아니라 유량을 극대화할 필요가 있다. 유량을 극대화함으로써 사용 고객의 생산 수율을 향상시키고 교체주기를 연장하여 원가절감도 가능해진다.Filtration processes are often applied to filter out contaminants or impurities contained in fluids (liquids or gases) in various manufacturing industries such as semiconductor manufacturing, display manufacturing, and pharmaceutical manufacturing. Typically, nanofiber filters used in the filtration process of materials with relatively high viscosity, such as slurries for CMP processes and ceramic slurries, not only need to secure chemical resistance and filtration efficiency, but also need to maximize flow rate. By maximizing the flow rate, customers' production yield can be improved and the replacement cycle can be extended to reduce costs.

본 발명의 일 측면에서는 기존 필터 대비 동등 수준 이상의 여과효율을 보유하면서도 유량을 극대화할 수 있는 카트리지 필터의 제조방법을 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing a cartridge filter that can maximize flow rate while maintaining filtration efficiency at an equivalent level or higher compared to existing filters.

본 발명의 일측면은, One aspect of the present invention is,

복수의 나노섬유 여과층 및 상기 복수의 나노섬유 여과층 사이에 적어도 하나의 층간메시층을 배치하고 적층하는 단계;Disposing and stacking a plurality of nanofiber filtration layers and at least one interlayer mesh layer between the plurality of nanofiber filtration layers;

상기 적층된 결과물의 대향하는 양측면을 초음파 융착 공정을 통해 접합시켜 여과 부재를 얻는 단계; 및Obtaining a filtration member by bonding opposing sides of the laminated product through an ultrasonic fusion process; and

상기 여과 부재를 유입구 및 유출구를 포함하는 하우징 내에 설치하는 단계;를 포함하는 카트리지 필터의 제조방법을 제공한다. It provides a method of manufacturing a cartridge filter including the step of installing the filtration member in a housing including an inlet and an outlet.

이 때, 상기 나노섬유 여과층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 및 이들의 공중합체로부터 선택된 적어도 하나의 소재를 포함하는 멜트블로운 나노섬유로 이루어진 부직포인 것이 바람직하다. At this time, the nanofiber filtration layer is a meltblown nanofiber containing at least one material selected from polypropylene, polyethylene, polyamide, polyurethane, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, and copolymers thereof. It is preferable that it is a non-woven fabric made of.

또한, 상기 나노섬유 여과층은 캘린더링 되지 않은 상태의 부직포인 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the nanofiber filtration layer is a non-woven fabric in an uncalendered state.

이 때, 캘린더링 되지 않은 상태의 상기 나노섬유 여과층은 동일 재질의 캘린더링된 여과층과 비교할 때, 1psi 압력에서 여과층을 통과하는 공기의 양을 측정한 가스투과성(단위 L/min)이 적어도 3배인 것이 바람직하다. At this time, when compared to the calendered filtration layer of the same material, the nanofiber filtration layer in the non-calendered state has a gas permeability (unit L/min) measured by measuring the amount of air passing through the filtration layer at a pressure of 1 psi. It is preferable that it is at least 3 times.

또한, 상기 나노섬유 여과층과 상기 층간메시층의 총 두께를 기준으로 상기 층간메시층이 차지하는 두께 비율은 5% 내지 30%인 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the thickness ratio occupied by the interlayer mesh layer is 5% to 30% based on the total thickness of the nanofiber filtration layer and the interlayer mesh layer.

또한, 상기 나노섬유 여과층은 0.1㎛ 내지 5㎛ 범위의 기공 크기 및 16.7% 내지 80.0%의 기공율을 가지는 것이 바람직하다. In addition, the nanofiber filtration layer preferably has a pore size in the range of 0.1㎛ to 5㎛ and a porosity of 16.7% to 80.0%.

또한, 상기 나노섬유 여과층의 적층수는 2 내지 20 개인 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the number of layers of the nanofiber filtration layer is 2 to 20.

또한, 상기 복수의 나노섬유 여과층은 서로 다른 기공 크기를 가지며, 기공 크기가 낮아지는 순서대로 적층된 것이 바람직하다. In addition, the plurality of nanofiber filtration layers have different pore sizes, and are preferably stacked in descending order of pore size.

또한, 상기 층간 메시층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 및 이들의 공중합체로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 플라스틱 소재로 이루어진 것이 바람직하다. In addition, the interlayer mesh layer is preferably made of a plastic material containing at least one selected from polypropylene, polyethylene, polyamide, polyurethane, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, and copolymers thereof.

또한, 상기 층간 메시층의 두께가 0.1mm 내지 0.4mm 범위이고, 평량이 10g/㎡ 내지 70g/㎡ 범위인 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the thickness of the interlayer mesh layer is in the range of 0.1 mm to 0.4 mm and the basis weight is in the range of 10 g/m2 to 70 g/m2.

또한, 상기 층간 메시층은 0.5mm 내지 2.5mm 범위의 평균기공 크기를 갖는 그물망 형태인 것이 바람직하다. In addition, the interlayer mesh layer is preferably in the form of a mesh having an average pore size in the range of 0.5 mm to 2.5 mm.

또한, 상기 여과 부재는, 상기 여과층의 외부 표면에 외부 메시층 및 내부 표면에 내부 메시층을 더 포함하고,In addition, the filtration member further includes an outer mesh layer on the outer surface of the filtration layer and an inner mesh layer on the inner surface,

상기 외부 메시층은 두께가 0.1mm 내지 0.4mm 범위이고, 평량이 10g/㎡ 내지 70g/㎡ 범위이고, 사각형 형태의 홀을 갖는 그물망 형태이고,The external mesh layer has a thickness in the range of 0.1 mm to 0.4 mm, a basis weight in the range of 10 g/m2 to 70 g/m2, and is in the form of a mesh having square-shaped holes,

상기 내부 메시층은 두께가 0.4㎛ 내지 1㎛ 범위이고, 평량이 100g/㎡ 내지 150g/㎡ 범위이고, 사각형 형태의 홀을 갖는 그물망 형태인 것이 바람직하다. The internal mesh layer preferably has a thickness in the range of 0.4㎛ to 1㎛, a basis weight in the range of 100g/㎡ to 150g/㎡, and a mesh shape with square-shaped holes.

또한, 상기 나노섬유 여과층과 층간메시층을 적층한 후, 상기 적층된 결과물을 주름 공정을 통해 플리티드 형상으로 만드는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, after laminating the nanofiber filtration layer and the interlayer mesh layer, it is preferable to further include the step of forming the laminated result into a pleated shape through a pleating process.

또한, 상기 초음파 융착은, 초음파 발진하는 시간이 0.5초 내지 2초 범위이고, 융착시 가압 압력이 4 내지 6 kg/㎠ 범위인 조건 하에서 수행되는 것이 바람직하다. In addition, the ultrasonic fusion is preferably performed under conditions where the ultrasonic oscillation time is in the range of 0.5 seconds to 2 seconds and the applied pressure during fusion is in the range of 4 to 6 kg/cm2.

일 측면에 따른 상기 카트리지 필터의 제조방법은 CMP(화학적 기계적 연마) 공정용 슬러리 및 세라믹 슬러리 여과에 있어서 기존 필터 대비 동등 수준 이상의 여과효율을 보유하면서도 유량을 극대화할 수 있어 사용 고객의 생산 수율을 향상시키고 교체주기를 연장하여 원가절감도 가능한 카트리지 필터를 제조할 수 있다.According to one aspect, the manufacturing method of the cartridge filter can maximize the flow rate while maintaining a filtration efficiency of at least the same level as that of existing filters in filtration of slurry and ceramic slurry for the CMP (chemical mechanical polishing) process, thereby improving the production yield of users. It is possible to manufacture a cartridge filter that can reduce costs by extending the replacement cycle.

도 1은 일 실시예에 따른 카트리지 필터를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 카트리지 필터의 부분 절개도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 카트리지 필터를 나타내는 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 카트리지 필터에 사용되는 여과 부재의 적층 과정을 보여주는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 카트리지 필터에 사용되는 여과 부재에 주름을 형성하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 카트리지 필터에 사용되는 여과 부재의 일예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 도 6에 도시된 여과 부재에서 메시층에 의해 여과층의 눌림없이 유량이 확보되는 것을 도시한 것이다.
도 8 내지 도 11은 일 실시예에 따른 카트리지 필터에 사용되는 여과 부재의 다양한 적층예를 보여주는 도면이다.
도 12는 실시예 1에 사용된 내부, 중간, 외부메시층의 사진이다.
도 13은 실시예 1에서 제조된 부직포의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 14는 비교예 1에서 제조된 부직포의 SEM 사진이다.
도 15는 비교예 2에서 제조된 부직포의 SEM 사진이다.
도 16은 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 사용한 부직포의 평균 기공 크기 및 가스투과성 분석 결과이다.
도 17은 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 카트리지 필터의 유량 대 차압 측정 결과이다.
도 18은 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 카트리지 필터의 여과효율 측정 결과이다.
1 is a schematic diagram showing a cartridge filter according to one embodiment.
Figure 2 is a partial cutaway view of the cartridge filter shown in Figure 1.
Figure 3 is a schematic diagram showing a cartridge filter according to another embodiment.
Figure 4 is a diagram showing a stacking process of a filtration member used in a cartridge filter according to an embodiment.
Figure 5 is a diagram showing a process of forming wrinkles on a filtration member used in a cartridge filter according to one embodiment.
Figure 6 schematically shows an example of a filtration member used in a cartridge filter according to an embodiment.
FIG. 7 shows that in the filtration member shown in FIG. 6, the flow rate is secured without the filtration layer being pressed by the mesh layer.
8 to 11 are diagrams showing various stacking examples of filtration members used in a cartridge filter according to an embodiment.
Figure 12 is a photograph of the inner, middle, and outer mesh layers used in Example 1.
Figure 13 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the nonwoven fabric prepared in Example 1.
Figure 14 is an SEM photograph of the nonwoven fabric prepared in Comparative Example 1.
Figure 15 is an SEM photograph of the nonwoven fabric prepared in Comparative Example 2.
Figure 16 shows the average pore size and gas permeability analysis results of the nonwoven fabrics used in Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.
Figure 17 shows the flow rate versus differential pressure measurement results of the cartridge filters manufactured in Example 1 and Comparative Example 1.
Figure 18 shows the filtration efficiency measurement results of the cartridge filters manufactured in Example 1 and Comparative Example 1.

이하에서 설명되는 본 창의적 사상(present inventive concept)은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 대해 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 창의적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 창의적 사상의 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present inventive concept described below can be subjected to various transformations and can have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and explained in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit this creative idea to a specific embodiment, and should be understood to include all transformations, equivalents, or substitutes included in the technical scope of this creative idea.

이하에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 창의적 사상을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품, 성분, 재료 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 나타내려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품, 성분, 재료 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used below are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the creative idea. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Hereinafter, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, ingredients, materials, or combinations thereof described in the specification, but are intended to indicate the presence of one or more of the It should be understood that this does not exclude in advance the presence or addition of other features, numbers, steps, operations, components, parts, components, materials, or combinations thereof.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 또는 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In order to clearly express various layers and areas in the drawing, the thickness is enlarged or reduced. Throughout the specification, similar parts are given the same reference numerals. Throughout the specification, when a part such as a layer, membrane, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, this includes not only the case where it is directly on top of the other part, but also the case where there is another part in between. . Throughout the specification, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. Terms are used only to distinguish one component from another.

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and/or regions, these elements, components, regions, layers and/or regions are It will be understood that we should not be limited by these terms.

또한, 본 발명에서 설명하는 공정은 반드시 순서대로 적용됨을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 제1단계와 제2단계가 기재되어 있는 경우, 반드시 제1단계가 제2단계보다 먼저 수행되어야 하는 것은 아님을 이해할 수 있다.Additionally, the processes described in the present invention do not necessarily mean that they are applied in order. For example, if the first step and the second step are described, it can be understood that the first step does not necessarily have to be performed before the second step.

본 명세서에서 카트리지 필터란 여과부재를 보호하는 케이지(또는 하우징) 내부에 여과부재가 포함된 필터로서, 여과부재와 케이지가 여과부재와 함께 설치 및 교체되는 필터를 말한다. In this specification, a cartridge filter refers to a filter that includes a filtration member inside a cage (or housing) that protects the filtration member, and refers to a filter in which the filtration member and cage are installed and replaced together with the filtration member.

이하, 도면을 참조하여 일 구현예에 따른 카트리지 필터 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, a cartridge filter and a manufacturing method thereof according to an embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

일 구현예에 따른 카트리지 필터는,A cartridge filter according to one embodiment,

유입구 및 유출구를 포함하는 하우징; 및a housing including an inlet and an outlet; and

상기 하우징에 설치되고, 복수개의 주름을 가지는 여과 부재;를 포함하고, It includes a filtering member installed in the housing and having a plurality of wrinkles,

상기 여과 부재는,The filtration member is,

적층된 복수의 여과층; 및A plurality of laminated filtration layers; and

상기 적층된 여과층 사이에 배치되는 적어도 하나의 층간메시층;을 포함한다.It includes at least one interlayer mesh layer disposed between the stacked filtration layers.

도 1은 일 실시예에 따른 카트리지 필터를 나타내는 개략도이며, 도 2는 상기 카트리지 필터의 내부를 보여주기 위한 부분 절개도이다. Figure 1 is a schematic diagram showing a cartridge filter according to an embodiment, and Figure 2 is a partial cutaway view showing the inside of the cartridge filter.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 일 실시예에 따른 카트리지 필터(100)는, 하우징(110)과 여과 부재(120)를 포함한다. 도 2는 외형이 원통형상인 플리티드(pleated) 형상의 여과 부재(120)는 내부의 코어 부재(130)를 도시하기 위해 일부 절취된 상태로 도시되어 있다. As shown in Figures 1 and 2, the cartridge filter 100 according to one embodiment includes a housing 110 and a filtration member 120. In Figure 2, the pleated filter member 120, which has a cylindrical outer shape, is shown partially cut away to show the inner core member 130.

본 실시예에서 하우징(110)은 여과 부재(120)를 설치하고 이를 보호하기 위한 케이스로서, 외면에는 유입구(111)가 형성된 실린더 형태의 케이지이다. 여과부재의 양단에는 유출구(112)가 형성된 상단 엔드 캡(114)과, 하단 엔드 캡(115)을 구비한다. 카트리지 필터(100)는, 여과 부재(120)를 지지하기 위하여 원통형상의 여과 부재(120)의 안쪽에 코어 부재(130)가 더 설치될 수 있다. 여과전의 여과대상물질은 하우징(110)에 형성된 유입구(111)를 통해 측면으로 유입되며, 여과 부재(120)를 통해 여과된 후, 코어 부재(130)를 거쳐 상단 엔드 캡(114)의 유출구(112)를 통해 빠져나간다. In this embodiment, the housing 110 is a case for installing and protecting the filtering member 120, and is a cylindrical cage with an inlet 111 formed on the outer surface. Both ends of the filtering member are provided with an upper end cap 114 having an outlet 112 and a lower end cap 115. In the cartridge filter 100, a core member 130 may be further installed inside the cylindrical filtering member 120 to support the filtering member 120. The material to be filtered before filtration flows into the side through the inlet 111 formed in the housing 110, is filtered through the filtration member 120, and passes through the core member 130 through the outlet of the top end cap 114 ( Exit through 112).

상단 엔드 캡(114)에는 유출구(112)를 갖는 장착부(116)가 형성될 수 있으며, 그 장착부(116)에는 O링(117)이 2개 끼워져 있을 수 있으며, O링의 개수에는 이에 한정되는 것은 아니다. 장착부(116)는 카트리지 필터(100)가 장착되는 여과 장치 측에 마련하는 형식을 취하여도 된다. 이 경우, 상단 엔드 캡(114)에는 상부에 유출구(112)가 바로 형성되고, 여과 장치 측의 장착부를 상단 엔드 캡(114) 측의 유출구(112) 부분에 끼워 넣게 된다. A mounting portion 116 having an outlet 112 may be formed on the upper end cap 114, and two O-rings 117 may be fitted into the mounting portion 116. The number of O-rings 117 may be limited to this. That is not the case. The mounting portion 116 may be provided on the side of the filtration device on which the cartridge filter 100 is mounted. In this case, the outlet 112 is formed directly at the top of the top end cap 114, and the mounting part on the filtration device side is inserted into the outlet 112 on the top end cap 114.

하단 엔드 캡(115)의 주연부에는, 상기 카트리지 필터(100)를 여과 장치로부터 분리할 때 이용되는 치구를 세트하기 위한 홈(미도시)을 더 마련할 수 있다.At the periphery of the lower end cap 115, a groove (not shown) may be further provided for setting a jig used when separating the cartridge filter 100 from the filtration device.

일 실시예에 따르면, 도 1에서 보는 것처럼 하우징(110)이 케이지 형태로서 케이지의 외면 유입구(111)가 외면에 형성될 수 있지만, 다른 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 것처럼 엔드캡을 포함한 여과부재 전체를 둘러싸는 하우징을 포함하도록 형성하고, 카트리지 필터(200)의 하우징(210)의 상단에 구비된 유입구(211)를 통해 여과대상물질이 유입되어 여과 부재(120)를 통해 여과된 후, 코어 부재(미도시)를 거쳐 상부의 유출구(212)를 통해 빠져나간다. 여기서, 하우징 (210) 상단에는 유출구(212)를 갖는 장착부(216)와 별도로 유입구(211)를 갖는 장착부(216')가 형성될 수 있다. 각각의 장착부(216, 216')에는 O링(217, 217')이 1개씩 끼워져 있을 수 있으며, O링의 개수에는 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment, the housing 110 is in the form of a cage, as shown in FIG. 1, and the outer surface inlet 111 of the cage may be formed on the outer surface. However, according to another embodiment, the housing 110 includes an end cap as shown in FIG. 3. It is formed to include a housing surrounding the entire filtration member, and the filtration target material flows in through the inlet 211 provided at the top of the housing 210 of the cartridge filter 200 and is filtered through the filtration member 120. , passes through a core member (not shown) and exits through the outlet 212 at the top. Here, a mounting part 216' having an inlet 211 may be formed at the top of the housing 210 separately from the mounting part 216 having an outlet 212. One O-ring (217, 217') may be installed in each mounting portion (216, 216'), and the number of O-rings is not limited to this.

여과 부재(120)는 하우징(210) 내에 설치된다. 여과 부재(120)는 복수개의 주름을 가지는, 외형이 원통형상인 플리티드(pleated) 형상이다. The filtering member 120 is installed within the housing 210. The filtering member 120 has a pleated shape with a plurality of wrinkles and a cylindrical outer shape.

도 1의 실시예나 도 3의 실시예 모두에 있어서, 여과 부재(120)는, 도 5에서 보는 바와 같이, 적층된 복수의 나노섬유 여과층(121); 및 상기 적층된 여과층 사이에 배치되는 적어도 하나의 층간메시층(122);을 포함하는 적층 구조를 가지며, 주름 공정을 통해 주름이 형성된다. In both the embodiment of FIG. 1 and the embodiment of FIG. 3, the filtering member 120 includes, as shown in FIG. 5, a plurality of laminated nanofiber filtration layers 121; and at least one interlayer mesh layer 122 disposed between the stacked filter layers, and wrinkles are formed through a wrinkle process.

주름이 형성된 여과 부재(120)의 대향하는 양측면을 서로 겹쳐서 접합시켜 원통형상의 외형으로 만들 수 있다. 일 실시예에 따르면, 여과 부재(120)의 대향하는 양측면은 초음파 융착 공정을 통해 서로 접합시킬 수 있다. 나노섬유 여과층(121)과 층간메시층(122)은 소재의 물성이 서로 상이하여 접착시 용융온도 등의 차이로 인해 온전한 접착이 되지 않고 미세 리크(leak)가 발생될 가능성이 있지만, 초음파 융착 공정은 나노섬유 여과층(121)과 층간메시층(122)과의 온전한 접합이 가능하게 하여 미세 리크 발생을 억제하여 필터의 완전성을 극대화할 수 있다.The opposing two sides of the wrinkled filtering member 120 can be overlapped and joined to form a cylindrical outer shape. According to one embodiment, opposing two sides of the filtering member 120 may be bonded to each other through an ultrasonic fusion process. The nanofiber filtration layer 121 and the interlayer mesh layer 122 have different material properties, so there is a possibility that complete adhesion may not be achieved and fine leaks may occur due to differences in melting temperature during adhesion, but ultrasonic fusion is possible. The process enables complete bonding between the nanofiber filtration layer 121 and the interlayer mesh layer 122, thereby suppressing the occurrence of fine leaks and maximizing the integrity of the filter.

적층 구조의 여과 부재(120)는, 도 6에 예시된 바와 같이, 복수의 나노섬유 여과층(121), 즉 적어도 2개의 나노섬유 여과층(121a, 121b)이 배치되고, 이들 나노섬유 여과층 사이에 적어도 하나의 층간메시층(122)이 배치된다.As illustrated in FIG. 6, the filtration member 120 of the laminated structure is arranged with a plurality of nanofiber filtration layers 121, that is, at least two nanofiber filtration layers 121a and 121b, and these nanofiber filtration layers At least one interlayer mesh layer 122 is disposed therebetween.

이에 나노섬유 여과층(121)의 갯수는 2 이상이며, 필터 등급에 따라 적합한 두께가 되도록 상한값이 정해질 수 있다. 예를 들어, 상기 여과층의 갯수는 2 내지 20 개일 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 2 내지 12 개일 수 있다. 상기 범위 내에서 필터에 요구되는 적합한 여과 성능을 구현할 수 있다.Accordingly, the number of nanofiber filtration layers 121 is 2 or more, and the upper limit can be set to an appropriate thickness depending on the filter grade. For example, the number of filtration layers may be 2 to 20, specifically, for example, 2 to 12. Within the above range, the appropriate filtration performance required for the filter can be achieved.

일 실시예에 따르면, 나노섬유 여과층(121)은 멜트블로운 나노섬유로 이루어진 부직포이며, 나노섬유의 평균직경은 400 내지 900nm이다. 이 때, 여과층은 단일층이거나 복수로 적층된 고분자수지 부직포이며, 단일의 부직포는 1 내지 8㎛ 범위의 평균기공크기와 0.05 내지 0.3mm의 두께를 가지고, 부직포의 적층수는 1 내지 15개가 바람직하다. 상기 범위를 초과하는 경우 나노섬유 여과층 기공 구조가 더욱 미세하게 되어 여과효율은 일부 향상 될 수 있으나 차압도 상승되는 경향이 발생될 수 있으며, 차압 상승은 조기 막힘 및 잦은 교체를 야기할 수 있다. 또한 적층수가 과도화게 많아 질 경우 여재 부재 전체의 두께가 두꺼워져 초음파 융착 강도가 약해지는 등의 사이드 시밍 작업 어려움이 발생될 수 있는 문제점이 있다. 나노섬유 여과층(121)은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 및 이들의 공중합체로부터 선택된 적어도 하나의 소재를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술분야에 통상적으로 사용되는 여과소재라면 제한없이 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 나노섬유 여과층(121)으로 폴리프로필렌 멜트블로운 나노섬유로 이루어진 부직포를 사용할 수 있다. 폴리프로필렌 멜트블로운 나노섬유는 내화학성 측면에서 안정성이 양호하여 바람직하게 사용될 수 있다.According to one embodiment, the nanofiber filtration layer 121 is a nonwoven fabric made of meltblown nanofibers, and the average diameter of the nanofibers is 400 to 900 nm. At this time, the filtration layer is a single layer or multiple laminated polymer resin nonwoven fabric, and the single nonwoven fabric has an average pore size in the range of 1 to 8㎛ and a thickness of 0.05 to 0.3mm, and the number of layers of the nonwoven fabric is 1 to 15. desirable. If the above range is exceeded, the pore structure of the nanofiber filtration layer becomes finer and the filtration efficiency may be partially improved, but the differential pressure may also tend to increase, and the increase in differential pressure may cause early clogging and frequent replacement. In addition, if the number of layers increases excessively, there is a problem that the thickness of the entire filter media member becomes thick, which may lead to difficulties in side seaming work, such as weakening the ultrasonic fusion strength. The nanofiber filtration layer 121 may include at least one material selected from polypropylene, polyethylene, polyamide, polyurethane, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, and copolymers thereof, and is limited thereto. This does not mean that any filtering material commonly used in the relevant technical field can be used without limitation. According to one embodiment, a nonwoven fabric made of polypropylene meltblown nanofibers may be used as the nanofiber filtration layer 121. Polypropylene meltblown nanofibers have good stability in terms of chemical resistance and can be preferably used.

일 실시예에 따르면, 상기 나노섬유 여과층(121)은 멜트블로운 나노섬유로 이루어진 부직포를 캘린더링 되지 않은 상태로 적용하는 것이 바람직하다. 캘린더링을 적용하면 기공감소, 통기성 저하 등의 현상이 발생할 수 있는 반면, 캘린더링 되지 않은 상태의 멜트블로운 나노섬유로 이루어진 부직포를 여과층으로 적용하는 경우 캘린더링 된 경우에 비하여 높은 기공율을 유지하여 종래의 다른 소재의 나노섬유 대비 동등 수준 이상의 여과효율을 보유하면서도 유량을 극대화할 수 있다.According to one embodiment, the nanofiber filtration layer 121 is preferably made of a non-woven fabric made of meltblown nanofibers in a non-calendered state. Applying calendering may cause phenomena such as reduced porosity and decreased breathability, whereas when non-woven fabric made of non-calendered meltblown nanofibers is applied as a filtration layer, a higher porosity is maintained compared to the calendered case. As a result, it is possible to maximize the flow rate while maintaining a filtration efficiency of at least the same level as that of nanofibers made of other conventional materials.

캘린더링 되지 않은 나노섬유 여과층(121)은 동일 재질의 캘린더링된 여과층과 비교할 때, 1psi 압력에서 여과층을 통과하는 공기의 양을 측정한 가스투과성(단위 L/min)이 적어도 3배 이상일 수 있으며, 예를 들어 4배 내지 6배 높은 가스투과성을 가질 수 있다. 가스투과성 측정방법은 당해 기술분야에 통상적으로 알려진 방법으로 측정 가능하다. 이와 같이 캘린더링 되지 않은 상태의 나노섬유 여과층(121)은 캘린더링된 동일 재질의 여과층에 비해 높은 가스투과성을 가짐으로써 높은 여과효율과 극대화된 유량을 확보할 수 있다.Compared to a calendered filtration layer of the same material, the non-calendered nanofiber filtration layer 121 has a gas permeability (unit L/min) measured by the amount of air passing through the filtration layer at 1 psi pressure at least 3 times. It may be more than that, and may have gas permeability that is, for example, 4 to 6 times higher. Gas permeability can be measured using methods commonly known in the art. In this way, the non-calendered nanofiber filtration layer 121 has higher gas permeability than the calendered filtration layer of the same material, thereby ensuring high filtration efficiency and maximized flow rate.

상기 나노섬유 여과층(121)은 단일 또는 복수의 부직포가 적층되어 0.1㎛ 내지 8㎛ 범위의 평균기공크기를 가질 수 있으며, 예를 들어 0.2㎛ 내지 5㎛ 범위, 구체적으로 예를 들어 0.2㎛ 내지 3㎛ 범위의 기공 크기를 가질 수 있다. 상기 범위에서 입자제거성능이 우수한 여과 부재를 제공할 수 있다. 상기 범위를 초과하면 필터여과 효율이 떨어지고 상기 범위 미만이면 차압이 상승하여 필터의 수명이 떨어진다. The nanofiber filtration layer 121 may have an average pore size in the range of 0.1㎛ to 8㎛, for example, 0.2㎛ to 5㎛, specifically, for example, 0.2㎛ to 0.2㎛. It can have a pore size in the 3㎛ range. Within the above range, a filtration member with excellent particle removal performance can be provided. If it exceeds the above range, the filter filtration efficiency decreases, and if it is below the above range, the differential pressure increases and the lifespan of the filter decreases.

상기 나노섬유 여과층(121)은 16.7% 내지 80.0% 범위의 기공율을 가질 수 있으며, 예를 들어 33.3% 내지 54.5% 범위, 구체적으로 예를 들어 41.2% 내지 50.0% 범위의 기공율을 가질 수 있다. 상기 범위에서 고유량을 확보할 수 있는 여과 부재를 제공할 수 있다. The nanofiber filtration layer 121 may have a porosity ranging from 16.7% to 80.0%, for example, from 33.3% to 54.5%, specifically, for example, from 41.2% to 50.0%. A filtration member capable of securing a high flow rate within the above range can be provided.

일 실시예에 따르면, 복수의 나노섬유 여과층(121)은 서로 다른 기공 크기를 가지며, 기공 크기가 낮아지는 순서대로 적층된 것일 수 있다. 예를 들어, 여과방향상 거치는 3층의 나노섬유 여과층 중 여과방향상 처음층을 제3나노섬유 여과층, 중간을 제2나노섬유 여과층, 마지막을 제1나노섬유 여과층이라 할 때, 기공크기 순으로 제3여과층이 가장크고, 제1여과층이 가장 작도록 배치시킬 수 있다. According to one embodiment, the plurality of nanofiber filtration layers 121 have different pore sizes and may be stacked in order of decreasing pore size. For example, among the three nanofiber filtration layers in the filtration direction, the first layer in the filtration direction is the 3rd nanofiber filtration layer, the middle is the 2nd nanofiber filtration layer, and the last is the 1st nanofiber filtration layer, In order of pore size, it can be arranged so that the third filtration layer is the largest and the first filtration layer is the smallest.

이와 같은 기공 구배(gradient)의 적층 구조를 통해 단계적인 입자 제거가 가능하여 필터의 조기막힘을 줄여주고 필터의 수명이 향상될 수 있으며, 치밀한 여과층이 구축되도록 할 수 있다. 즉, 기공 크기 별로 여과층을 배치함에 따라 큰 입자들이 순차적으로 제거되어 점진적인 여과가 일어나게 함과 동시에 보다 미세한 기공 크기로 이루어진 다음 단계 여과층의 기공이 큰 입자들에 의해 급격하게 폐쇄되는 현상을 방지하고 필터의 수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있다.This layered structure with a pore gradient allows gradual particle removal, which reduces premature clogging of the filter, improves the lifespan of the filter, and allows the construction of a dense filtration layer. In other words, by arranging the filtration layer according to pore size, large particles are removed sequentially, allowing gradual filtration to occur, and at the same time preventing the pores of the next-stage filtration layer, which is made up of finer pore sizes, from being suddenly closed by large particles. This can prevent the life of the filter from being shortened.

여과 부재(120)는, 복수의 여과층(121) 중 기공 크기가 작은 쪽의 표면 상에 서포트층을 더 포함할 수 있다. 서포트층에 의해, 이 때 보호층은 접하는 여과층의 기공보다 큰 MB 부직포일 수 있다.The filtration member 120 may further include a support layer on the surface of the plurality of filtration layers 121 with smaller pore sizes. By the support layer, the protective layer at this time may be a MB non-woven fabric with larger pores than the pores of the adjoining filtration layer.

적층된 복수의 나노섬유 여과층(121)들 사이에는 적어도 하나의 층간메시층(122)이 배치된다. 층간메시층(122)은 나노섬유 여과층(121)과는 다른 소재인 메시(mesh) 소재 또는 네트(net) 소재로 구성되며, 입자제거성능은 우수하면서도 고유량을 확보할 수 있는 카트리지 필터를 제공할 수 있다.At least one interlayer mesh layer 122 is disposed between the plurality of stacked nanofiber filtration layers 121. The interlayer mesh layer 122 is made of a mesh or net material, which is a different material from the nanofiber filtration layer 121, and is a cartridge filter that has excellent particle removal performance and can secure a high flow rate. can be provided.

도 7에 도시된 바와 같이, 나노섬유 여과층(121) 사이에 층간메시층(122)을 적절하게 혼합 배치함으로써 인접한 나노섬유 여과층(121) 사이에 이격 공간을 제공할 수 있으며, 이를 통해 CMP공정용 슬러리 및 세라믹 유전체 슬러리 여과시 나노섬유 여과층(121)의 눌림 없이 인접한 나노섬유 여과층(121)끼리 서로 붙지 않고 층간메시층(122)을 통해 유량이 확보되어 효과적으로 여과시킬 수 있다. 이와 같이, 층간메시층(122)에 의한 이격 공간 제공은, CMP공정용 슬러리 및 세라믹 유전체 슬러리 여과시 여과 부재(120)의 압착에 의한 급격한 필터 막힘과 그로 인한 유량 저하, 필터 주기 단축을 방지하기 위한 유로존(流路zone)이 확보될 수 있다.As shown in Figure 7, by appropriately mixing and arranging the interlayer mesh layer 122 between the nanofiber filtration layers 121, a separation space can be provided between adjacent nanofiber filtration layers 121, through which CMP When filtering process slurry and ceramic dielectric slurry, the nanofiber filtration layer 121 is not pressed, adjacent nanofiber filtration layers 121 do not stick to each other, and the flow rate is secured through the interlayer mesh layer 122, enabling effective filtration. In this way, the separation space provided by the interlayer mesh layer 122 prevents rapid filter clogging due to compression of the filter member 120 when filtering the slurry for the CMP process and ceramic dielectric slurry, and the resulting decrease in flow rate and shortening of the filter cycle. A Eurozone can be secured for this purpose.

여과 부재(120)에서 층간메시층(122)은 도 8 내지 도 10에서 보는 바와 같이 복수의 나노섬유 여과층(121) 중 임의의 두개의 층 사이에 배치될 수 있으며, 하나 이상의 사이 공간에 하나 이상 배치시킬 수 있다. 나노섬유 여과층(121)과 층간메시층(122)의 적층예는 도시된 예시에 한정되는 것은 아니다. In the filtration member 120, the interlayer mesh layer 122 may be disposed between any two layers of the plurality of nanofiber filtration layers 121, as shown in FIGS. 8 to 10, and one layer may be located in one or more spaces between them. It can be placed more than once. The stacked example of the nanofiber filtration layer 121 and the interlayer mesh layer 122 is not limited to the illustrated example.

도 11에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 카트리지 필터에 사용되는 여과 부재(120)는, 나노섬유 여과층(121)의 외부 표면에 외부 메시층(123) 및 내부 표면에 내부 메시층(124)을 더 포함할 수 있다. 여과 방향은 외부 메시층(123)에서 내부 메시층(124)으로의 방향이다. 외부 메시층(123)은 작은 사이즈의 개구홀을 갖는 그물망 형태이고, 내부 메시층(124)은 상대적으로 큰 사이즈의 개구홀을 갖는 그물망 형태이며, 이러한 형태를 통해 여과 효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 메시층(123)은 두께가 0.1mm 내지 0.4mm 범위이고, 평량이 10g/㎡ 내지 70g/㎡ 범위이고, 사각형 형태의 개구홀을 갖는 그물망 형태일 수 있으며, 상기 내부 메시층은 두께가 0.4㎛ 내지 1㎛ 범위이고, 평량이 100g/㎡ 내지 150g/㎡ 범위이고, 상대적으로 큰 사이즈의 사각형 형태의 개구홀을 갖는 그물망 형태일 수 있다. 이와 같은 구조의 여과 부재(120)를 이용하여 내구성이 뛰어나고 높은 여과 효율을 얻을 수 있다.As shown in FIG. 11, the filtration member 120 used in the cartridge filter according to one embodiment includes an outer mesh layer 123 on the outer surface of the nanofiber filtration layer 121 and an inner mesh layer on the inner surface ( 124) may be further included. The filtration direction is from the outer mesh layer 123 to the inner mesh layer 124. The outer mesh layer 123 is in the form of a mesh with small-sized openings, and the inner mesh layer 124 is in the form of a mesh with relatively large-sized openings. This shape can increase filtration efficiency. For example, the outer mesh layer 123 may have a thickness in the range of 0.1 mm to 0.4 mm, a basis weight in the range of 10 g/m2 to 70 g/m2, and may be in the form of a mesh having square-shaped opening holes, and the inner mesh may have a mesh shape. The layer may have a thickness ranging from 0.4 μm to 1 μm, a basis weight ranging from 100 g/m 2 to 150 g/m 2 , and a mesh shape having relatively large square-shaped openings. By using the filtration member 120 of this structure, excellent durability and high filtration efficiency can be obtained.

외부메시층(123)은 나노섬유 여과층(121)을 보호하고 필터형태를 잡아주는 기능을 하며, 중간에 위치하는 층간메시층은 나노섬유 여과층들끼리 밀착되게 압착이 됨으로 인해 유체가 흐를 통로가 없어지면서 필터가 급격하게 막히는 현상을 방지한다. The outer mesh layer 123 protects the nanofiber filtration layer 121 and functions to maintain the filter shape, and the interlayer mesh layer located in the middle forms a passage for fluid to flow as the nanofiber filtration layers are tightly pressed together. This prevents the filter from suddenly clogging as it disappears.

내부메시층(124)은 여과부재가 주름진(플리티드)되는 형상이므로 나노섬유 여과층들끼리의 밀착을 방지하는 것이 아니라, 주름진 상태에서 산과 산사이의 밀착을 방지하므로 외부나 층간메시층 보다 지탱하는 힘이 강하도록 두께가 두껍고 개구홀사이즈를 크게 형성한다. 이에, 내부 메시층의 개구홀 사이즈는 외부메시층이나 층간메시층의 개구홀사이즈 보다 크고, 개구홀의 형태도 다르게 구성하였고, 두께도 두꺼운 것을 사용하는 것이 바람직하다. The inner mesh layer 124 does not prevent the nanofiber filtration layers from adhering to each other because the filtration member is in a wrinkled (pleated) shape, but prevents adhesion between mountains in a wrinkled state, so it is more supportive than the outer or interlayer mesh layer. It is thick and has a large opening hole size to ensure strong strength. Accordingly, the opening hole size of the internal mesh layer is larger than that of the external mesh layer or the interlayer mesh layer, and it is desirable to use a different shape of the opening hole and a thicker one.

외부 메시층과 층간 메시층은 개구홀 사이즈가 1 내지 3mm2이 바람직하고, 내부메시층의 개구홀 사이즈는 이보다 큰 2 내지 5mm2이 바람직하다. The outer mesh layer and the interlayer mesh layer preferably have an opening hole size of 1 to 3 mm 2 , and the opening hole size of the inner mesh layer is preferably larger, 2 to 5 mm 2 .

일 실시예에 따르면, 여과 부재(120)의 전체두께는 예를 들어 30㎛내지 5㎜ 범위일 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 1㎜ 내지 4㎜, 더욱 구체적으로는 1.2㎜ 내지 3㎜일 수 있다. 여과 부재(120)의 두께가 너무 두꺼울 경우, 카트리지 필터 안에 채워져 작은 면적으로만 여과 효율이 떨어질 수 있고, 반대로 두께가 너무 얇으면 강도가 나빠진다. 상기 두께 범위에서 높은 여과 효율과 적절한 강도를 갖는 카트리지 필터를 제공할 수 있다.According to one embodiment, the overall thickness of the filtering member 120 may range from, for example, 30㎜ to 5mm, specifically, for example, from 1mm to 4mm, and more specifically, from 1.2mm to 3mm. there is. If the thickness of the filtration member 120 is too thick, it is filled in the cartridge filter and only has a small area, which may reduce filtration efficiency. Conversely, if the thickness is too thin, the strength deteriorates. Within the above thickness range, a cartridge filter having high filtration efficiency and appropriate strength can be provided.

한편 나노섬유 여과층과 층간메시층을 합한 두께에서 층간메시층이 차지하는 두께 비율은 5% 내지 30%일 수 있다. 예를 들어, 층간메시층이 차지하는 두께 비율은 7% 내지 28%일 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 10% 내지 26%일 수 있고, 보다 구체적으로 예를 들면 12% 내지 24%일 수 있다. 상기 범위에서, CMP공정용 슬러리 및 세라믹 유전체 슬러리 여과시 여과 부재(120)의 압착에 의한 급격한 필터 막힘을 방지하고, 메시층을 통한 유로 확보가 가능하여 유량을 극대화할 수 있다. Meanwhile, the thickness ratio of the interlayer mesh layer to the combined thickness of the nanofiber filtration layer and the interlayer mesh layer may be 5% to 30%. For example, the thickness ratio occupied by the interlayer mesh layer may be 7% to 28%, specifically, for example, 10% to 26%, and more specifically, for example, 12% to 24%. Within the above range, rapid clogging of the filter due to compression of the filtering member 120 can be prevented when filtering slurry for the CMP process and ceramic dielectric slurry, and a flow path can be secured through the mesh layer, thereby maximizing the flow rate.

결과적으로 본 실시예의 여과부재는 서포트층(125)으로서 기공크기 50 ~70㎛의 멜트블로운 폴리프로필렌 부직포 상에 먼저 캘린더링 되지 않은 상기 PP 나노섬유 부직포를 6겹 적층하여 제1나노섬유 여과층(121a)을 배치시키고, 그 위에 폴리프로필렌(PP) 플라스틱 층간메시층(122a)을 배치시키고, 다시 PP 나노섬유 부직포로된 제2나노섬유 여과층(121b), PP 플라스틱 층간메시층(122b) 및 PP 나노섬유 부직포로된 제3나노섬유 여과층(121c)을 순차적으로 배치시켜 PP 나노섬유 부직포 3층의 나노섬유 여과층과 2층의 층간메시층을 형성하였다. As a result, the filtration member of this embodiment is a support layer 125, which is formed by first laminating 6 layers of the non-calendered PP nanofiber nonwoven fabric on a meltblown polypropylene nonwoven fabric with a pore size of 50 to 70 ㎛ to form a first nanofiber filtration layer. (121a) is placed thereon, and a polypropylene (PP) plastic interlayer mesh layer (122a) is placed thereon, followed by a second nanofiber filter layer (121b) made of PP nanofiber nonwoven fabric, and a PP plastic interlayer mesh layer (122b). and a third nanofiber filtration layer (121c) made of PP nanofiber nonwoven fabric were sequentially placed to form a three-layer nanofiber filtration layer and a two-layer interlayer mesh layer of PP nanofiber nonwoven fabric.

이 때, 본 실시예에서 상기 3층의 나노섬유 여과층은 평균기공크기가 0.1㎛ 내지 8㎛이고, 제3나노섬유 여과층의 상부의 중간여과층(126)은 멜트블로운 폴리프로필렌 단층 부직포이며 평균기공크기 10 내지 30㎛이고, 중간여과층 (126)상부의 외부여과층(127)은 멜트블로운 폴리프로필렌 단일층 부직포이며, 평균기공크기 50 내지 70㎛이다. At this time, in this embodiment, the three-layer nanofiber filtration layer has an average pore size of 0.1㎛ to 8㎛, and the intermediate filtration layer 126 at the top of the third nanofiber filtration layer is a meltblown polypropylene single-layer nonwoven fabric. The average pore size is 10 to 30 ㎛, and the outer filtration layer 127 above the middle filtration layer 126 is a meltblown polypropylene single-layer nonwoven fabric, and the average pore size is 50 to 70 ㎛.

상술한 바와 같은 여과 부재(120)를 구비한 카트리지 필터(100)는, 고유량, 고성능의 필터를 요구하는 반도체, LCD 등의 생산라인에서 CMP공정용 슬러리 및 세라믹 유전체 슬러리 여과에 효과적으로 적용될 수 있다. 상기 카트리지 필터(100)는 예를 들어 점도 1cp 이상, 예를 들어 점도 1cp 내지 200cp 수준의 점도를 갖는 슬러리 여과에서 여과효율과 이물질 포집능력이 우수하고 수명이 긴 장점을 갖는다. The cartridge filter 100 equipped with the filtration member 120 as described above can be effectively applied to filtration of slurry for the CMP process and ceramic dielectric slurry in production lines such as semiconductors and LCDs that require high-flow, high-performance filters. . The cartridge filter 100 has the advantage of excellent filtration efficiency and foreign matter collection ability and a long lifespan in slurry filtration having a viscosity of 1 cp or more, for example, 1 cp to 200 cp.

다른 구현예에 따른 카트리지 필터의 제조방법은,A method of manufacturing a cartridge filter according to another embodiment,

복수의 나노섬유 여과층 및 상기 복수의 나노섬유 여과층 사이에 적어도 하나의 층간메시층을 배치하고 적층하는 단계;Disposing and stacking a plurality of nanofiber filtration layers and at least one interlayer mesh layer between the plurality of nanofiber filtration layers;

상기 적층된 결과물에 주름 공정을 수행하여 플리티드 형상의 여과 부재를 얻는 단계;Obtaining a pleated-shaped filtration member by performing a pleating process on the laminated result;

상기 여과 부재의 대향하는 양측면을 초음파 융착 공정을 통해 접합시키는 단계; 및Bonding opposing two sides of the filtering member through an ultrasonic fusion process; and

상기 여과 부재를 유입구 및 유출구를 포함하는 하우징 내에 설치하는 단계;를 포함한다.It includes installing the filtering member in a housing including an inlet and an outlet.

상기 복수의 나노섬유 여과층은 캘린더링 되지 않은 상태로 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 나노섬유 여과층은 멜트블로운 나노섬유로 이루어진 부직포를 캘린더링 되지 않은 상태의 나노섬유 여과층으로 준비된 것이 바람직하다. 캘린더링을 적용하면 기공감소, 통기성 저하 등의 현상이 발생할 수 있는 반면, 캘린더링 되지 않은 상태의 나노섬유 여과층은 캘린더링 된 경우에 비하여 높은 기공율을 유지하여 종래의 다른 소재의 나노섬유 대비 동등 수준 이상의 여과효율을 보유하면서도 유량을 극대화할 수 있다.The plurality of nanofiber filtration layers may be applied in an uncalendered state. For example, it is preferable that the plurality of nanofiber filtration layers are prepared as a non-calendered nanofiber filtration layer made of meltblown nanofibers. While applying calendaring may cause phenomena such as reduced porosity and decreased breathability, the non-calendered nanofiber filtration layer maintains a higher porosity compared to the calendered case, making it equivalent to nanofibers made of other conventional materials. It is possible to maximize flow rate while maintaining above-level filtration efficiency.

캘린더링 되지 않은 나노섬유 여과층은 동일 재질의 캘린더링된 여과층과 비교할 때, 1psi 압력에서 여과층을 통과하는 공기의 양을 측정한 가스투과성(단위 L/min)이 적어도 3배 이상일 수 있으며, 예를 들어 4배 내지 6배 높은 가스투과성을 가질 수 있다.Compared to a calendered filtration layer of the same material, a non-calendered nanofiber filtration layer may have at least 3 times the gas permeability (unit L/min), which is measured as the amount of air passing through the filtration layer at a pressure of 1 psi. , for example, may have 4 to 6 times higher gas permeability.

복수의 나노섬유 여과층은 서로 다른 기공 크기를 가지며, 기공 크기가 낮아지는 순서대로 적층시킬 수 있다. 이와 같은 기공 구배(gradient)의 적층 구조를 통해 단계적인 입자 제거가 가능하여 필터의 조기막힘을 줄여주고 필터의 수명이 향상될 수 있으며, 치밀한 여과층이 구축되도록 할 수 있다.A plurality of nanofiber filtration layers have different pore sizes and can be stacked in order of decreasing pore size. This layered structure with a pore gradient allows gradual particle removal, which reduces premature clogging of the filter, improves the lifespan of the filter, and allows the construction of a dense filtration layer.

복수의 여과층 중 기공 크기가 작은 쪽의 표면 상에 서포트층을 더 배치시킬 수 있다.A support layer may be further disposed on the surface of the one with smaller pore sizes among the plurality of filtration layers.

층간 메시층은 나노섬유 소재의 여과층과는 다른 소재인 메시(mesh) 소재 또는 네트(net) 소재로 구성되며, 복수의 여과층 중 임의의 두개의 층 사이에 배치될 수 있고, 하나 이상의 사이 공간에 하나 이상 배치시킬 수 있다.The interlayer mesh layer is composed of a mesh material or net material, which is a different material from the filtration layer of nanofiber material, and can be placed between any two layers among a plurality of filtration layers, and between one or more layers. More than one can be placed in space.

이와 같이 적층된 결과물은 60~160℃의 열을 가하면서 주름 공정을 통해 플리티드 형성의 여과 부재를 얻는다. 이어서, 여과 부재의 대향하는 양측면을 초음파 융착 공정을 통해 접합시킨다. The resulting product laminated in this way is subjected to a pleating process while applying heat of 60 to 160°C to obtain a pleated filter member. Next, the opposing two sides of the filtration member are joined through an ultrasonic fusion process.

여과 부재의 끝단과 끝단을 이어주는 사이드시밍부(side seaming부)의 접착 강도가 약할 경우, 순간적으로 고압이 카트리지 필터에 가해지는 경우 등의 상황이 발생 시 리크(Leak)가 발생할 수 있다. 사이드시밍부의 리크가 발생될 경우 여과대상물질이 여과되지 않은 원액 상태로 통과되기 때문에 사용 고객에 매우 중대하고 치명적인 결함을 발생시킬 수 있다. If the adhesive strength of the side seaming part connecting the end of the filtration member is weak, or if high pressure is momentarily applied to the cartridge filter, leakage may occur. If a leak occurs in the side seaming part, the material to be filtered passes through as an unfiltered solution, which can cause a very serious and fatal defect to the user.

일 구현예에 따른 카트리지 필터는 초음파 융착 공정을 실시하여 접착 강도가 우수한 사이드시밍부를 형성함으로써, 사이드시밍부에서 리크 발생을 억제시킬 수 있다. 초음파 융착의 중요 변수는 융착 시간 및 융착 압력이며, 이는 적층되는 필터 소재 및 배열에 따라 영향을 받으므로, 소재 및 배열에 따라 변경될 수 있다. The cartridge filter according to one embodiment can suppress the occurrence of leaks in the side seaming portion by performing an ultrasonic fusion process to form a side seaming portion with excellent adhesive strength. Important variables in ultrasonic welding are welding time and welding pressure, which are affected by the laminated filter material and arrangement and can therefore change depending on the material and arrangement.

일 실시예에 따르면, 초음파 융착 공정시, 초음파 발진하는 시간, 즉 초음파 에너지를 전달하여 여과 부재의 대향하는 양측면을 융착시키는 시간('Weld시간'이라고도 함)은 0.5초 내지 2초 범위이고, 융착시 가압 압력은 4 내지 6 kg/㎠ 범위일 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 초음파 융착 공정시, 초음파 발진하는 시간은 0.7초 내지 1.5초 범위이고, 융착시 가압 압력은 3 내지 5.3 kg/㎠ 범위일 수 있다. 상기 범위에서 초음파 발진하기 이전의 시간, 초음파 발진하는 시간, 및 융착시 가압 압력을 상호 조절하여 여과 부재의 양측면을 접합시키는 경우, 사이드시밍부에서의 리크 발생을 억제시킨 융착 강도가 강한 여과 부재를 얻을 수 있다.According to one embodiment, during the ultrasonic welding process, the ultrasonic oscillation time, that is, the time to transmit ultrasonic energy to weld opposing sides of the filtration member (also referred to as 'Weld time'), is in the range of 0.5 seconds to 2 seconds, and the welding time is in the range of 0.5 seconds to 2 seconds. The pressing pressure may range from 4 to 6 kg/cm2. Specifically, for example, during the ultrasonic fusion process, the ultrasonic oscillation time may range from 0.7 seconds to 1.5 seconds, and the pressing pressure during fusion may range from 3 to 5.3 kg/cm2. When joining both sides of the filtration member by mutually adjusting the time before ultrasonic oscillation, the time during ultrasonic oscillation, and the pressing pressure during fusion within the above range, a filtration member with strong fusion strength that suppresses leakage at the side seaming portion is used. You can get it.

웰드시간이 상기 범위를 초과하면 여과부재를 녹여서 끈끈해질 수 있고, 상기 범위 미만이면 덜 붙어서 접합력이 약해지는 문제점이 있다. 또한 압력이 상기 범위를 초과하면 강해서 눌러 붙어 버리거나 압력에 의해서 끊어질 우려가 있으며, 미만이면 접합력이 약해지는 문제점이 있다. If the weld time exceeds the above range, the filtering member may melt and become sticky. If the weld time is below the above range, there is a problem in that the bonding strength is weakened due to less adhesion. In addition, if the pressure exceeds the above range, it is strong and there is a risk that it will stick or break due to the pressure, and if it is less than the above range, there is a problem that the bonding strength becomes weak.

이 때, 사이드시밍시 융착조건은 메시층과 캘린더링이 되지 않은 복수의 부직포가 적층된 복수의 여과층을 리크발생하지 않게 융착해야 하므로 초음파 융착조건이 매우 중요하다. At this time, the ultrasonic welding conditions are very important during side seaming because the mesh layer and the plurality of filtration layers composed of a plurality of non-calendered non-woven fabrics must be fused to prevent leakage.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 예시적인 구현예들이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예 및 비교예는 기술적 사상을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.Exemplary embodiments are described in more detail through the following examples and comparative examples. However, the examples and comparative examples are for illustrative purposes only and do not limit the scope of the present invention.

실시예 1Example 1

(1) 나노섬유 여과층용 부직포 제조 (1) Manufacturing non-woven fabric for nanofiber filtration layer

폴리프로필렌(PP) 고분자를 용융하여 미세한 홀의 노즐을 통해 압출 방사하는 멜트블로운(Melt blown) 공정을 통해 초극사세로 직경 800nm 폴리프로필렌(PP) 나노섬유를 제조하고, 캘린더링 되지 않은 PP 나노섬유 부직포 (기공크기 5㎛, 두께 0.1mm)를 제조하였다. Ultra-fine polypropylene (PP) nanofibers with a diameter of 800 nm are manufactured through a melt blown process in which polypropylene (PP) polymer is melted and extruded and spun through a nozzle with a fine hole, and non-calendered PP nanofibers are produced. Nonwoven fabric (pore size 5㎛, thickness 0.1mm) was manufactured.

(2) 필터의 여과 부재 제조(2) Manufacturing the filtration member of the filter

서포트층으로서 기공크기 60㎛의 멜트블로운 폴리프로필렌 부직포 상에 먼저 캘린더링 되지 않은 상기 PP 나노섬유 부직포를 6겹 적층하여 제1나노섬유 여과층을 배치시키고, 그 위에 폴리프로필렌(PP) 플라스틱 메시층(가로x세로 사이즈 1mmx1.5mm의 홀, 두께 0.2mm, 평량(g/m2))를 배치시키고, 다시 PP 나노섬유 부직포로된 제2나노섬유 여과층, PP 플라스틱 메시층 및 PP 나노섬유 부직포로된 제3나노섬유여과층을 순차적으로 배치시켜 PP 나노섬유 부직포 3층의 여과층과 2층의 층간메시층을 형성하였다. As a support layer, a first nanofiber filtration layer was placed by laminating 6 layers of the non-calendered PP nanofiber nonwoven fabric on a meltblown polypropylene nonwoven fabric with a pore size of 60㎛, and a polypropylene (PP) plastic mesh was placed on top of it. A layer (width x height size 1mm x 1.5mm hole, thickness 0.2mm, basis weight (g/m2)) is placed, followed by a second nanofiber filter layer made of PP nanofiber nonwoven fabric, a PP plastic mesh layer, and a PP nanofiber nonwoven fabric. The third nanofiber filtration layer was sequentially placed to form a three-layer filtration layer and a two-layer interlayer mesh layer of PP nanofiber nonwoven fabric.

이 때, 상기 3층의 나노섬유 여과층은 평균기공크기가 1㎛이고, 제3나노섬유 여과층의 상부에 멜트블로운 폴리프로필렌 부직포를 적층하여 평균기공크기 20㎛의 중간여과층, 중간여과층 상부에 멜트블로운 폴리프로필렌 부직포를 적층하여 평균기공크기 60㎛의 외부여과층을 배치시켰다. At this time, the three-layer nanofiber filtration layer has an average pore size of 1㎛, and a meltblown polypropylene nonwoven fabric is laminated on the top of the third nanofiber filtration layer to form an intermediate filtration layer with an average pore size of 20㎛. A meltblown polypropylene nonwoven fabric was laminated on the top of the layer, and an external filtration layer with an average pore size of 60㎛ was placed.

상기 외부여과층 상에는 외부 메시층으로서 층간 메시층과 동일한 PP 플라스틱 메시(사각형 형태, 1x1.5mm 사이즈 홀, 두께 0.2mm)(외부 메시층)를 배치시키고, 상기 서포트층의 하부면에는 내부 메시층으로서 좀더 두꺼운 PP 플라스틱 메시(사각형 형태, 대각선 사이즈 2mmx1.5mm의 홀, 두께 0.7mm)를 배치시킴으로써 여과 부재를 구성하였다.On the external filtration layer, a PP plastic mesh (rectangular shape, 1x1.5mm size hole, 0.2mm thick) (external mesh layer) identical to the interlayer mesh layer is placed as an external mesh layer, and an internal mesh layer is placed on the lower surface of the support layer. A filtration member was constructed by placing a thicker PP plastic mesh (square shape, diagonal hole size 2mmx1.5mm, thickness 0.7mm).

이 때, 외부메시층은 여과층을 보호하고 필터형태를 잡아주는 기능을 하며, 층간메시층은 여과층들끼리 밀착되게 압착이 됨으로 인해 유체가 흐를 통로가 없어지면서 필터가 급격하게 막히는 현상을 방지한다. At this time, the external mesh layer protects the filtration layer and functions to maintain the shape of the filter, and the interlayer mesh layer prevents the filter from suddenly clogging as the passage for fluid flows is lost due to the filtration layers being pressed tightly together. do.

내부메시층은 여과부재가 주름진 주름진 형상이므로 여과층들끼리의 밀착을 방지하는 것이 아니라, 플리티드된 상태에서 산과 산사이의 밀착을 방지하므로 외부나 층간메시층 보다 지탱하는 힘이 강하여야 하므로, 내부 메시층의 개구홀 사이즈는 외부메시층이나 층간메시층의 개구홀 사이즈 보다 크고, 개구홀의 형태도 다르게 구성하였고, 두께도 두꺼운 것을 사용하였다.The inner mesh layer does not prevent the filtration layers from adhering to each other because the filtration member has a wrinkled shape, but prevents adhesion between mountains in the pleated state. Therefore, the internal mesh layer must have a stronger supporting force than the outer or interlayer mesh layer. The opening hole size of the mesh layer was larger than that of the external mesh layer or the interlayer mesh layer, and the opening hole shape was configured differently, and a thicker one was used.

이와 같이 구성된 여과 부재에 100℃의 열을 가하면서 주름진 형태로 접고, 0.7초 동안 초음파 발진, 5.3kg/㎠의 가압 압력 조건 하에서 초음파 융착을 통해 여과 부재의 양 끝단을 서로 접착시켜 원통형의 여과 부재를 완성시켰다. The filter member constructed in this way is folded into a wrinkled shape while applying heat at 100°C, and both ends of the filter member are bonded together through ultrasonic fusion under the condition of ultrasonic oscillation for 0.7 seconds and pressurized pressure of 5.3 kg/cm2 to form a cylindrical filter member. was completed.

도 12는 실시예 1에 사용된 내부, 층간, 외부메시층의 사진이다. Figure 12 is a photograph of the inner, interlayer, and outer mesh layers used in Example 1.

(3) 카트리지 필터 제조(3) Cartridge filter manufacturing

상기 여과 부재를 필터 케이지에 삽입한 후 양 끝을 End cap 사출물로 용융 접착하여 도 1에 도시된 형태의 카트리지 필터를 제조하였다. After inserting the filtration member into the filter cage, both ends were melted and bonded with an end cap injection molded product to manufacture a cartridge filter of the type shown in FIG. 1.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 제조한 PP 나노섬유와 동일한 기공 크기를 갖는 캘린더링이 적용된 폴리프로필렌 섬유 부직포를 아래와 같은 방법으로 제조하였다. A calendered polypropylene fiber nonwoven fabric having the same pore size as the PP nanofibers prepared in Example 1 was manufactured as follows.

폴리프로필렌 마이크로 섬유 부직포(평량 25g지)를 회전하는 롤 사이로 통과시키는데, 이때 회전하는 롤에 일정한 온도와 압력을 주면서 압착하여 부직포의 평균 기공이 조밀해지도록 하는 방식으로 상기 실시예 1의 캘린더링 되지 않은 PP 나노섬유 부직포와 동일한 기공크기를 갖는 캘린더링 부직포를 제조하였다.A polypropylene microfiber nonwoven fabric (basis weight 25 g) is passed between rotating rolls. At this time, the average pores of the nonwoven fabric are densely compressed by applying constant temperature and pressure to the rotating rolls. This is not calendered in Example 1. A calendered nonwoven fabric with the same pore size as the non-woven PP nanofiber nonwoven fabric was manufactured.

위와 같이 캘린더링된 부직포를 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 과정을 실시하여 여과 부재 및 카트리지 필터를 제조하였다.A filtration member and a cartridge filter were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the calendered nonwoven fabric was manufactured as above.

비교예 2Comparative Example 2

PP 나노섬유로 제조한 부직포 대신 폴리프로필렌 마이크로섬유(이하 'PP Microfiber'라 칭함) 부직포(평량 25g지)를 이용하여, 상기 실시예 1과 동일한 과정을 실시하여 여과 부재 및 카트리지 필터를 제조하였다.A filtration member and a cartridge filter were manufactured by performing the same process as in Example 1, using polypropylene microfiber (hereinafter referred to as 'PP Microfiber') nonwoven fabric (basis weight 25g) instead of nonwoven fabric made of PP nanofibers.

평가예 1: SEM 분석Evaluation Example 1: SEM analysis

실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 사용한 부직포에 대한 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope: SEM) 이미지를 각각 도 12 내지 도 14에 나타내었다.Scanning Electron Microscope (SEM) images of the nonwoven fabrics used in Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 are shown in Figures 12 to 14, respectively.

도 12 내지 14에서 보는 바와 같이, 실시예 1에서 제조한 폴리프로필렌 나노섬유 부직포는 캘린더링 하지 않은 상태로 적용하여 캘린더링된 비교예 1의 부직포에 비해 섬유의 눌림이 적고, 비교예 2의 마이크로섬유에 비해 더 미세한 것을 알 수 있다.As shown in Figures 12 to 14, the polypropylene nanofiber nonwoven fabric prepared in Example 1 has less fiber compression compared to the nonwoven fabric of Comparative Example 1, which was applied in a non-calendered state and calendered, and the micro fibers of Comparative Example 2 You can see that it is finer than fiber.

평가예 2: 평균 기공 크기 및 가스투과성 분석Evaluation Example 2: Average pore size and gas permeability analysis

실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 사용한 단일 부직포의 평균 기공 크기는 Capillary flow Porometer라는 계측기를 통해 Pore size와 가스투과성을 동시에 분석하였으며, 분석 대상 부직포 시료를 Wetting 용액으로 적셔 공극을 모두 막은 후 Air 가압을 통해 가장 큰 기공에 있는 Wetting 용액부터 빠져나오기 시작하면서 미세 유량을 발생시키고, 이후 계속 가압을 통해 가장 작은 기공까지 순차적으로 Wetting 용액이 빠지면서 유량과 압력의 관계로 최대 기공 크기 및 평균 기공 크기, 가스투과성을 측정하였고, 그 결과를 도 16에 나타내었다.The average pore size of the single nonwoven fabric used in Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 was analyzed simultaneously for pore size and gas permeability through an instrument called a capillary flow porometer. The nonwoven fabric sample to be analyzed was wetted with a wetting solution and all pores were blocked. Afterwards, through air pressure, the wetting solution begins to flow out from the largest pore, generating a fine flow rate. Then, through continuous pressure, the wetting solution sequentially flows out to the smallest pore, increasing the maximum pore size and average pore size depending on the relationship between flow rate and pressure. Size and gas permeability were measured, and the results are shown in Figure 16.

도 16에서 보는 바와 같이, 실시예 1에서 제조한 폴리프로필렌 나노섬유 부직포는 비교예 1의 캘린더링된 부직포 대비 평균 기공 크기는 동일하나, 미세섬유 및 다공성 구조로 제조되어 가스투과성이 약 4배 이상 우수한 것을 알 수 있다. 1psi 압력에서 부직포를 통과하는 Air의 양이, 비교예 1의 캘린더링된 폴리프로필렌 부직포는 7 L/min 수준인 반면, 실시예 1의 폴리프로필렌 나노섬유 부직포는 30 L/min로 높게 나타났다. 가스투과성이 우수한 여재를 사용할수록 필터로 제조 시 차압이 낮게 형성되는 장점이 있다.As shown in Figure 16, the polypropylene nanofiber nonwoven fabric prepared in Example 1 has the same average pore size as the calendered nonwoven fabric of Comparative Example 1, but is manufactured with microfibers and a porous structure, so the gas permeability is about 4 times more. You can tell it's excellent. The amount of air passing through the nonwoven fabric at 1 psi pressure was at the level of 7 L/min for the calendered polypropylene nonwoven fabric of Comparative Example 1, while the amount of air passing through the nonwoven fabric of Example 1 was high at 30 L/min. The advantage of using a filter medium with excellent gas permeability is that the differential pressure is lower when manufacturing the filter.

한편, 비교예 2의 폴리프로필렌 마이크로섬유의 경우, 평균 기공 크기 및 가스투과성 모두 크게 나타나지만, 마이크로섬유의 경우 평균 기공 자체가 11~12㎛대로 나노섬유의 3.5㎛ 대비 3배 이상 크게 기공이 형성되어 있음을 알 수 있다. 기공이 크게 형성되어 있기 때문에 가스투과성은 나노섬유보다 크게 측정되는 것이 당연한 현상이기에 나노섬유보다 가스투과성이 우수하다고 볼 수가 없으며, 무엇보다 평균 기공 자체가 크게 형성되어 있기 때문에 나노섬유 1겹이 형성하는 평균 기공 크기에 근접하기 위해서는 마이크로 섬유 8겹 이상을 적층하여야 하나 이렇게 적층될 경우 가스투과성은 나노섬유만큼의 성능 보유가 어려울 것이다. 또한, 마이크로섬유의 두께는 나노섬유의 2배 이상 두껍게 형성되기 때문에 필터 내 동일 여과면적 기준 나노섬유 만큼 적층이 불가능하다. 마이크로섬유 적층수를 줄이기 위해 캘린더링을 실시하여 평균 기공을 줄이는 방법도 있으나 이 또한 가스투과성은 감소되면서 두께는 두꺼워지는 경향이 있다. 따라서 미세입자 제거성능도 우수하면서 유량이 우수하고 차압이 낮게 형성되는 필터 개발을 위해서는 기존 마이크로섬유로 여과층 구성은 가스투과성 측면 및 여과효율에 한계가 있다고 할 수 있다.Meanwhile, in the case of the polypropylene microfiber of Comparative Example 2, both the average pore size and gas permeability were large, but in the case of the microfiber, the average pore itself was in the range of 11 to 12㎛, which is more than three times larger than the 3.5㎛ of the nanofiber. You can see that there is. Since the pores are formed large, it is natural that gas permeability is measured to be greater than that of nanofibers, so gas permeability cannot be considered superior to nanofibers. Above all, because the average pores themselves are formed large, one layer of nanofibers forms In order to approach the average pore size, more than 8 layers of microfibers must be stacked, but if stacked in this way, it will be difficult to maintain gas permeability as good as nanofibers. In addition, because the thickness of microfibers is more than twice that of nanofibers, it is not possible to stack them as much as nanofibers based on the same filtration area within the filter. There is also a method of reducing the average pore size by performing calendering to reduce the number of microfiber layers, but this also tends to reduce gas permeability and increase thickness. Therefore, in order to develop a filter that has excellent fine particle removal performance, excellent flow rate, and low differential pressure, it can be said that the existing microfiber filtration layer has limitations in terms of gas permeability and filtration efficiency.

평가예 3: 필터의 성능 평가Evaluation Example 3: Filter performance evaluation

실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 카트리지 필터의 성능을 비교하기 위하여, 유량 대 차압을 자체 제작한 유량 대 차압 측정설비를 이용하여, 시험유체를 물로 하여 테스트 대상 필터를 순환 통과시키면서 통과 유량을 15L/min~35L/min까지 증가시킨다. 각 유량 마다 필터의 입구압과 출구압을 측정하여 입구압-출구압으로 차압을 계산하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 도 17에 나타내었다. 또한, 여과효율을 자체 제작한 여과효율 평가설비를 이용하여, 여과 전 원액을 물에 시험용 dust(ISO 12103-1, A2 Fine test dust)를 믹싱하여 테스트 대상 필터를 통과시킨다. 필터를 통과한 물은 원액 수조로 회수되는 것이 아니라, 배수라인으로 배수되며 여과 시간(예, 여과 후 2분, 7분 등)에 따른 샘플링을 실시하여 여과액 내의 입자수를 파티클카운터를 이용하여 측정하여 원액의 입자수와 대비하여 제거효율을 산출하였다. 그 결과를 하기 표 2 및 도 18에 나타내었다.In order to compare the performance of the cartridge filters manufactured in Example 1 and Comparative Example 1, the flow rate versus differential pressure was measured by circulating the filter to be tested using water as the test fluid, using a self-made flow rate versus differential pressure measurement facility. Increase from 15L/min to 35L/min. The inlet and outlet pressures of the filter were measured for each flow rate, and the differential pressure was calculated as inlet pressure - outlet pressure, and the results are shown in Table 1 and Figure 17. In addition, using a self-made filtration efficiency evaluation facility, the filtrated solution is mixed with water and test dust (ISO 12103-1, A2 Fine test dust) and passed through the filter to be tested. The water that has passed through the filter is not returned to the undiluted solution tank, but is drained to the drain line. Sampling is performed according to the filtration time (e.g., 2 minutes, 7 minutes after filtration, etc.), and the number of particles in the filtrate is calculated using a particle counter. The removal efficiency was calculated by measuring and comparing it to the number of particles in the stock solution. The results are shown in Table 2 and Figure 18 below.

유량(L/min)Flow rate (L/min) 차압(kg/㎠)Differential pressure (kg/㎠) 실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 1515 0.300.30 0.860.86 2525 0.500.50 1.251.25 3535 0.710.71 1.631.63

입자 사이즈
(㎛)
particle size
(㎛)
여과효율(%)Filtration efficiency (%)
실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 0.70.7 99.907599.9075 99.748599.7485 1.01.0 99.991599.9915 99.958599.9585 2.02.0 99.997999.9979 99.986399.9863 3.03.0 99.998999.9989 99.992699.9926 5.05.0 99.998699.9986 99.991299.9912 7.07.0 99.998599.9985 99.994399.9943

상기 표 1 및 2와 도 17 및 18에서 보는 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 폴리프로필렌 나노섬유가 적용된 카트리지 필터는 비교예 1의 카트리지 필터에 비해 차압은 낮으면서도, 입자제거효율은 우수한 것을 알 수 있다.As shown in Tables 1 and 2 and Figures 17 and 18, the cartridge filter to which polypropylene nanofibers prepared in Example 1 were applied had a lower differential pressure and excellent particle removal efficiency compared to the cartridge filter of Comparative Example 1. You can.

평가예 4: 리크(Leak)테스트Evaluation example 4: Leak test

실시예 1에서 제조된 폴리프로필렌 나노섬유 부직포를 이용한 여과 부재의 초음파 융착의 최적 조건을 확인하기 위하여 하기 표 3과 같은 조건으로 초음파 융착을 실시한 결과, Weld 시간을 감소시키면서 압력을 증가시키는 경우 (E의 경우) 최상의 강도를 나타내었다. In order to confirm the optimal conditions for ultrasonic welding of the filtration member using the polypropylene nanofiber nonwoven fabric prepared in Example 1, ultrasonic welding was performed under the conditions shown in Table 3 below. As a result, when the pressure was increased while reducing the weld time (E case) showed the highest strength.

구 분division 사이드시밍(초음파융착) 작업조건Side shimming (ultrasonic fusion) working conditions 리크여부Leak status Weld(초)Weld (seconds) 압력(kg/㎠)Pressure (kg/㎠) AA 1.51.5 1.01.0 리크발생Leak occurrence BB 1.41.4 2.02.0 리크발생Leak occurrence CC 1.41.4 44 리크미발생No leakage DD 0.80.8 5.05.0 리크미발생No leakage EE 0.70.7 5.35.3 리크미발생No leakage FF 2.12.1 6.16.1 리크발생, 끊어짐 발생Leakage, breakage occurs

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.Although many details are described in detail in the above description, they should be construed as examples of embodiments rather than limiting the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be determined by the described embodiments, but rather by the technical idea stated in the patent claims.

Claims (14)

복수의 나노섬유 여과층 및 상기 복수의 나노섬유 여과층 사이에 적어도 하나의 층간메시층을 배치하고 적층하는 단계;
상기 적층된 결과물의 대향하는 양측면을 초음파 융착 공정을 통해 접합시켜 여과 부재를 얻는 단계; 및
상기 여과 부재를 유입구 및 유출구를 포함하는 하우징 내에 설치하는 단계;
를 포함하는 카트리지 필터의 제조방법.
Disposing and stacking a plurality of nanofiber filtration layers and at least one interlayer mesh layer between the plurality of nanofiber filtration layers;
Obtaining a filtration member by bonding opposing sides of the laminated product through an ultrasonic fusion process; and
installing the filtration member in a housing including an inlet and an outlet;
A method of manufacturing a cartridge filter comprising a.
제2항에 있어서,
상기 나노섬유 여과층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 및 이들의 공중합체로부터 선택된 적어도 하나의 소재를 포함하는 멜트블로운 나노섬유로 이루어진 부직포인 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 2,
The nanofiber filtration layer is a nonwoven fabric made of meltblown nanofibers containing at least one material selected from polypropylene, polyethylene, polyamide, polyurethane, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, and copolymers thereof. Manufacturing method of in-cartridge filter.
제3항에 있어서,
상기 나노섬유 여과층은 캘린더링 되지 않은 상태의 부직포인 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 3,
A method of manufacturing a cartridge filter in which the nanofiber filtration layer is a non-woven fabric in an uncalendered state.
제3항에 있어서,
캘린더링 되지 않은 상태의 상기 나노섬유 여과층은 동일 재질의 캘린더링된 여과층과 비교할 때, 1psi 압력에서 여과층을 통과하는 공기의 양을 측정한 가스투과성(단위 L/min)이 적어도 3배인 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 3,
The nanofiber filtration layer in the non-calendered state has a gas permeability (unit L/min) measured by the amount of air passing through the filtration layer at a pressure of 1 psi compared to a calendered filtration layer of the same material at least 3 times. Manufacturing method of cartridge filter.
제3항에 있어서,
상기 나노섬유 여과층과 상기 층간메시층의 총 두께를 기준으로 상기 층간메시층이 차지하는 두께 비율은 5% 내지 30%인 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 3,
A method of manufacturing a cartridge filter wherein the thickness ratio occupied by the interlayer mesh layer is 5% to 30% based on the total thickness of the nanofiber filtration layer and the interlayer mesh layer.
제3항에 있어서,
상기 나노섬유 여과층은 0.1㎛ 내지 5㎛ 범위의 기공 크기 및 16.7% 내지 80.0%의 기공율을 가지는 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 3,
The nanofiber filtration layer is a method of manufacturing a cartridge filter having a pore size in the range of 0.1㎛ to 5㎛ and a porosity of 16.7% to 80.0%.
제3항에 있어서,
상기 나노섬유 여과층의 적층수는 2 내지 20 개인 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 3,
A method of manufacturing a cartridge filter in which the number of stacks of the nanofiber filtration layer is 2 to 20.
제3항에 있어서,
상기 복수의 나노섬유 여과층은 서로 다른 기공 크기를 가지며, 기공 크기가 낮아지는 순서대로 적층된 것인, 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 3,
A method of manufacturing a cartridge filter, wherein the plurality of nanofiber filtration layers have different pore sizes and are stacked in order of decreasing pore size.
제3항에 있어서,
상기 층간 메시층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 및 이들의 공중합체로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 플라스틱 소재로 이루어진 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 3,
The interlayer mesh layer is a method of manufacturing a cartridge filter made of a plastic material including at least one selected from polypropylene, polyethylene, polyamide, polyurethane, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, and copolymers thereof.
제3항에 있어서,
상기 층간 메시층의 두께가 0.1mm 내지 0.4mm 범위이고, 평량이 10g/㎡ 내지 70g/㎡ 범위인 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 3,
A method of manufacturing a cartridge filter wherein the thickness of the interlayer mesh layer is in the range of 0.1 mm to 0.4 mm and the basis weight is in the range of 10 g/m2 to 70 g/m2.
제3항에 있어서,
상기 층간 메시층은 0.5mm 내지 2.5mm 범위의 평균기공 크기를 갖는 그물망 형태인 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 3,
The method of manufacturing a cartridge filter in which the interlayer mesh layer is in the form of a mesh having an average pore size in the range of 0.5 mm to 2.5 mm.
제3항에 있어서,
상기 여과 부재는, 상기 여과층의 외부 표면에 외부 메시층 및 내부 표면에 내부 메시층을 더 포함하고,
상기 외부 메시층은 두께가 0.1mm 내지 0.4mm 범위이고, 평량이 10g/㎡ 내지 70g/㎡ 범위이고, 사각형 형태의 홀을 갖는 그물망 형태이고,
상기 내부 메시층은 두께가 0.4㎛ 내지 1㎛ 범위이고, 평량이 100g/㎡ 내지 150g/㎡ 범위이고, 사각형 형태의 홀을 갖는 그물망 형태인 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 3,
The filtration member further includes an outer mesh layer on the outer surface of the filtration layer and an inner mesh layer on the inner surface,
The external mesh layer has a thickness in the range of 0.1 mm to 0.4 mm, a basis weight in the range of 10 g/m2 to 70 g/m2, and is in the form of a mesh having square-shaped holes,
The internal mesh layer has a thickness in the range of 0.4㎛ to 1㎛, a basis weight in the range of 100g/㎡ to 150g/㎡, and a method of manufacturing a cartridge filter in the form of a mesh having square-shaped holes.
제3항에 있어서,
상기 나노섬유 여과층과 층간메시층을 적층한 후, 상기 적층된 결과물을 주름 공정을 통해 플리티드 형상으로 만드는 단계를 더 포함하는 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 3,
A method of manufacturing a cartridge filter further comprising the step of laminating the nanofiber filtration layer and the interlayer mesh layer and then forming the laminated result into a pleated shape through a pleating process.
제3항에 있어서,
상기 초음파 융착은, 초음파 발진하는 시간이 0.5초 내지 2초 범위이고, 융착시 가압 압력이 4 내지 6 kg/㎠ 범위인 조건 하에서 수행되는 카트리지 필터의 제조방법.
According to paragraph 3,
The method of manufacturing a cartridge filter in which the ultrasonic fusion is performed under conditions where the ultrasonic oscillation time is in the range of 0.5 seconds to 2 seconds and the applied pressure during fusion is in the range of 4 to 6 kg/cm2.
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